專利名稱：圓筒直板型氣體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及板型氣體激光器，尤其涉及在用透鏡聚焦輸出的激光束的遠(yuǎn)場(chǎng)像中得到截面強(qiáng)度分布近似高斯分布的優(yōu)良激光光線的結(jié)構(gòu)。
作為CO2激光器等的氣體激光器，已知有板型氣體激光器。這種板型氣體激光器中，由于激勵(lì)電極的間隔狹窄，所以激勵(lì)起來(lái)的氣體通過(guò)沖擊到電極來(lái)冷卻，加速進(jìn)行激光器的低位依次緩解，從而將其叫作通過(guò)電極的擴(kuò)散冷卻型激光器。
在這種板型氣體激光器中，根據(jù)光傳播的方式將其分類為波導(dǎo)型激光器和直線型激光器。在波導(dǎo)型激光器中，即使在放射光線的波長(zhǎng)是10微米的CO2激光器的場(chǎng)合，兩個(gè)電極的間隔也是幾個(gè)毫米，激光以波導(dǎo)模式按鋸齒形反射并在電極之間傳輸。直線型氣體激光器中，兩個(gè)電極的間隔大到光可在自由空間中傳輸?shù)某潭?，光以自由空間模式在兩個(gè)電極之間傳輸。
如圖5(a)的縱截面圖和圖5(b)的側(cè)面圖所示，已知圓筒直板型氣體激光器上同心水平配置兩個(gè)直徑不同的圓筒狀電極11、12，包圍兩個(gè)圓筒狀電極11、12之間形成填充滿激光媒質(zhì)的圓筒直板1，在這個(gè)圓筒直板1的一個(gè)端部上配置環(huán)狀的特技(trick)鏡M1，同時(shí)在圓筒直板1的一個(gè)端部的中央配置透過(guò)一部分光線反射其余部分光線的輸出鏡M2(半鏡)，在圓筒直板1的另一端部上配置W軸棱鏡M3。
使用這樣的圓筒直板1的圓筒直板型氣體激光器中，如果不把兩個(gè)圓筒狀電極11、12正確布置成同心狀，則用透鏡聚焦輸出的激光時(shí)，不能得到如圖3(a)(b)所示那樣的截面強(qiáng)度分布近似于高斯分布的優(yōu)良模式的光束，只能得到具有圖7(a)(b)所示的分割的強(qiáng)度分布的模式的光束，因此如圖5(b)的側(cè)視圖所示，兩個(gè)圓筒狀電極11、12之間設(shè)置了多個(gè)隔離件13并配置成同心狀。
但是，設(shè)置隔離件13時(shí)，因其影響，輸出鏡M2出口處的強(qiáng)度分布，如圖6中的包絡(luò)線所示，成為峰被分割的模式，透鏡聚焦的遠(yuǎn)場(chǎng)像也如圖7(a)(b)所示被分割，不能成為勻稱的形狀。
如果強(qiáng)度分布不是接近高斯分布的勻稱光束，用于切斷加工時(shí)，根據(jù)移動(dòng)光束的方向，切斷寬度和切斷效率發(fā)生改變，不切合實(shí)際應(yīng)用。
使兩個(gè)圓筒狀電極11、12布置成同心狀的隔離件13成為障礙，難以得到良好的模式的光束。
因此，本發(fā)明的目的是解決使用這樣的圓筒直板的板型氣體激光器具有的問(wèn)題。
本發(fā)明的圓筒直板型氣體激光器的結(jié)構(gòu)為將直徑不同的兩個(gè)圓筒狀電極11、12垂直豎立并配置成同心狀、包圍兩個(gè)圓筒狀電極11、12之間形成填充滿激光媒質(zhì)的圓筒直板1、在該圓筒直板1的一個(gè)端部上配置環(huán)狀的特技鏡(trickmirror)M1、在圓筒直板1的一個(gè)端部的中央配置透過(guò)一部分光線反射其余部分光線的輸出鏡M2、在圓筒直板1的另一端部上配置W軸棱鏡M3，兩個(gè)圓筒狀電極11、12之間未設(shè)置隔離件。


圖1是表示本發(fā)明的圓筒直板型氣體激光器的第一實(shí)施例的簡(jiǎn)圖；圖2是表示圖1所示的激光器的輸出鏡的出口處的激光強(qiáng)度分布的圖；圖3是表示用透鏡集合圖2所示的激光的遠(yuǎn)場(chǎng)像的強(qiáng)度分布的圖；圖4是表示本發(fā)明的氣體激光器的第二實(shí)施例的主要部分的截面圖；圖5是表示已有的圓筒直板型氣體激光器的一個(gè)例子的截面圖(a)和側(cè)面圖(b)；圖6是表示已有的激光器的輸出鏡的出口處的激光強(qiáng)度分布的圖；圖7是表示用透鏡集合圖6所示的激光的遠(yuǎn)場(chǎng)像的強(qiáng)度分布的圖。
(第一實(shí)施例)如圖1所示，本發(fā)明的氣體激光裝置的結(jié)構(gòu)為把直徑不同的兩個(gè)圓筒狀電極11、12垂直豎立并配置成同心狀、包圍兩個(gè)圓筒狀電極11、12之間形成填充滿激光媒質(zhì)的圓筒直板1、在該圓筒直板1的上部配置環(huán)狀特技鏡M1、在圓筒直板1的上部的中央配置透過(guò)一部分光線反射其余光線的輸出鏡M2(半鏡)、在圓筒直板1的下部配置W軸棱鏡M3，兩個(gè)圓筒狀電極11、12之間未設(shè)置隔離件。
外側(cè)的圓筒狀電極11、環(huán)狀鏡M1和W軸棱鏡M3可固定并支持于裝置的框體，或者內(nèi)側(cè)的圓筒狀電極12可通過(guò)把其上端部延伸到環(huán)狀特技鏡M1的內(nèi)周面、在環(huán)狀特技鏡M1的內(nèi)周面上固定內(nèi)側(cè)的圓筒狀電極12的上端部來(lái)支持。輸出鏡M2可固定于內(nèi)側(cè)的圓筒狀電極12的上端部。
向兩個(gè)圓筒狀電極11、12施加高頻電壓時(shí)，圓筒直板1的氣體被激勵(lì)，由包括三個(gè)鏡M1、M2和M3的共振器產(chǎn)生激光，由輸出鏡M2輸出到外部。
輸出鏡M2的出口處的強(qiáng)度分布如圖2所示，成為峰值對(duì)齊的模式，用透鏡聚合該模式的激光的遠(yuǎn)場(chǎng)像如圖3(a)(b)所示，成為強(qiáng)度分布接近高斯分布的勻稱的光束。
(其他實(shí)施例)作為把垂直豎立的直徑不同的兩個(gè)圓筒狀電極11、12配置成同心狀的方法，如圖4所示，用鐵磁材料制作兩個(gè)圓筒狀電極11、12，再把它們磁性安置成兩個(gè)極以上后形成永磁，內(nèi)外兩個(gè)圓筒狀永磁彼此相斥配置，這樣穩(wěn)定地把兩個(gè)圓筒狀電極11、12配置成同心狀。
以上的實(shí)施例中，在圓筒直板1上面配置環(huán)狀特技鏡M1和輸出鏡M2(半鏡)、在圓筒直板1下面配置W軸棱鏡M3，但是上下相反地配置成把W軸棱鏡M3配置在圓筒直板1上面、把環(huán)狀特技鏡M1和輸出鏡M2(半鏡)配置在圓筒直板1下面同樣能進(jìn)行動(dòng)作。
根據(jù)以上實(shí)施例的說(shuō)明可知，根據(jù)本發(fā)明的圓筒直板型氣體激光器，用透鏡集合輸出激光時(shí)，可得到強(qiáng)度分布接近高斯分布的勻稱的適合于加工的光束輸出。
由于同軸型直板激光器是擴(kuò)散冷卻方式，由于不需要循環(huán)泵，所以振動(dòng)小而且可廉價(jià)制作。
權(quán)利要求
1．一種圓筒直板型氣體激光器，其特征在于將直徑不同的兩個(gè)圓筒狀電極垂直豎立并配置成同心狀、包圍所述兩個(gè)圓筒狀電極之間形成填充滿激光媒質(zhì)的圓筒直板；在所述圓筒直板的一個(gè)端部上配置環(huán)狀的特技鏡(trick mirror)M1；在所述圓筒直板的一個(gè)端部的中央配置透過(guò)一部分光線反射其余部分光線的輸出鏡M2；在所述圓筒直板的另一端部上配置W軸棱鏡M3；所述兩個(gè)圓筒狀電極之間未設(shè)置隔離件。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的圓筒直板型氣體激光器，其特征在于用鐵磁材料制作兩個(gè)圓筒狀電極，再把它們磁性地安置成兩個(gè)極以上后形成圓筒狀永磁體，內(nèi)外兩個(gè)圓筒狀永磁體彼此相斥地配置。
全文摘要
提供了在用透鏡聚焦輸出的激光束時(shí)產(chǎn)生截面強(qiáng)度分布近似高斯分布的優(yōu)良激光光線的圓筒板型氣體激光器裝置。結(jié)構(gòu)為將直徑不同的兩個(gè)圓筒狀電極11、12垂直豎立并配置成同心狀、包圍兩個(gè)圓筒狀電極11、12之間形成填充滿激光媒質(zhì)的圓筒直板1、在圓筒直板1的一個(gè)端部配置環(huán)狀特技鏡M1、在圓筒直板1的一個(gè)端部中央配置透過(guò)一部分光線反射其余光線的輸出鏡M2、在圓筒直板1的另一端部配置W軸棱鏡M3,兩個(gè)圓筒狀電極11、12之間未設(shè)置隔離件。
文檔編號(hào)H01S3/038GK1325162SQ0112205
公開(kāi)日2001年12月5日 申請(qǐng)日期2001年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月19日
發(fā)明者藤岡知夫, 山口滋 申請(qǐng)人:藤岡知夫